大型锻件是国家重大技术装备研制所需的关键部件,其质量和力学性能关乎国家装备的自主制造能力和技术水平,但钢锭在冶炼浇注过程中不可避免的会产生有害的非金属夹杂物。为了改善锻件的使用性能,迫切需要对钢中非金属夹杂物的破碎及弥散规律开展相关研究。本文以钢中Al2O3夹杂物为研究对象,基于Linux系统建立了3D代表体元模型,基于牵引力-位移损伤断裂准则,构建了Al2O3夹杂物内聚力模型,基于Python编程实现了夹杂物体元间内嵌Cohesive单元。通过在Gleeble-3800热力模拟实验机上进行热压缩试验,测试出了不同温度、应变速率条件下Al2O3夹杂物的真应力-应变曲线。依据热压缩试验,建立了高温压缩有限元模型,进行数值模拟。将高温压缩有限元模拟结果与热压缩试验结果数据进行对比,确定出了不同温度、应变速率条件下Al2O3夹杂物的内聚力模型参数。利用有限元子模型技术,结合内聚力模型,建立了内含夹杂物的圆柱镦粗过程模拟模型,分析了不同锻造温度、变形区域、夹杂物形状和夹杂物尺寸对基体中夹杂物破碎的影响,得到了不同影响因素下锻件内部Al2O3夹杂物破碎时所需的锻件变形量,给出了不同影响因素条件下实现锻件内部Al2O3夹杂物破碎的镦粗工艺条件。借助有限元子模型技术和质点跟踪方法,研究了不同锻造温度、变形区域和夹杂物尺寸对夹杂物破碎后弥散距离的影响,建立了不同变形条件下夹杂物弥散距离与锻件变形量的关系。分析了不同锻造温度、变形区域与子夹杂物尺寸条件下子夹杂物对基体应力分布的影响,获得了保障子夹杂物应力影响区不相互叠加的变形条件及相应的镦粗工艺条件。